Расчет топливной, масляной систем, системы охлаждения и системы сжатого воздуха

1. Расчет топливной системы

1.1. Емкость запасных топливных цистерн:

1.1.1. Для главных двигателей: 

 м³.

1.1.2. Для вспомогательных двигателей:

1.1.3. Для ВПК:

 м³

где k = 1,1 – коэффициент, учитывающий мертвый запас;

 кг/м³ – удельный вес дистилятного дизельного топлива;

g_e = 0,215   – удельный расход топлива ГД [2, табл. 4.3., стр156];

g_e^/ = 0,22   – удельный расход топлива ВД [2, табл. 4.3., стр158];

G_к = 214 кг/ч - расход топлива ВПК [2, табл. 5.1., стр 247];

Ne = 1390 кВт – эффективная мощность ГД;

Ne^/ = 223 кВт – эффективная мощность ВД;

n = 1 – число работающих ГД;

 – число работающих ВД на промысле;

 – число работающих ВД на переходе;

ч – время нахождения судна на промысле;

ч – время нахождения судна на переходе;

- относительное время нахождения судна на промысле;

- относительное время нахождения судна на переходе;

- коэффициент загрузки ГД на промысле;

- коэффициент загрузки ГД на переходе;

- коэффициент загрузки ВД на промысле;

- коэффициент загрузки ВД на переходе-промысле;

- коэффициент загрузки ВД на промысле-переходе;

- коэффициент загрузки ВКУ на промысле;

- коэффициент загрузки ВКУ на переходе;

1.2. Емкость цистерн для аварийного запаса топлива:

 м³.

1.3. Емкость расходно-отстойных цистерн:

1.3.1. Для главных двигателей: 

 м³.

1.3.2. Для вспомогательных двигателей:

 м³.

1.3.3. Для вспомогательных двигателей:

 м³.

1.3.4. Суммарная:

 м³.

1.4. Емкость сточной цистерны:

 м³.

1.5. Мощность, потребляемая топливоперекачивающим насосом:

 кВт

где  м³/ч.

 V_ц = 110 м³ – объем наибольшей запасной цистерны.

 м.вод.ст – напор, создаваемый топливоперекачивающим насосом.

 - коэффициент полезного действия винтового насоса

1.6. Мощность, потребляемая дежурным насосом:

 кВт

где  м³/ч.

  = 3 м³ – емкость расходно-отстойной цистерны.

 м. вод. ст – напор, создаваемый дежурным насосом.

 - коэффициент полезного действия винтового насоса.

            1.7. Производительность сепаратора:

 м³/ч.

где  = 10 ч –  время очистки наибольшего суточного расхода топлива.

2. Расчет масляной системы

2.1. Производительность циркуляционного масляного насоса ГД:

 м³/ч,

где  ккал/ч – тепло трения, воспринятое и отводимое маслом;

    - механический КПД двигателя;

    ккал/ч – тепло, воспринятое от поршней;

    - доля тепла, подведенного в цилиндр двигателя с топливом, ушедшая с охлаждением поршня маслом;

    ккал/кг – низшая теплота сгорания дизельного топлива;

   С_м = 0,45 – теплоемкость масла, ккал/кг^*град;

   g_м = 950 кг/м³ – плотность масла марки М12В₂;

2.2. Количество масла в системе:

 м³,

где k_ц = 10 – кратность циркуляции [1, табл.6, стр.9].

2.3. Вместимость сточной цистерны:

 м³,

где k_всп = 1,12 – коэффициент вспенивания;

2.4. Производительность масляного сепаратора:

 м³/ч,

где  ч. – время сепарации всего масла в системе

2.5. Поверхность охлаждения маслоохладителя:

 м²,

где k = 157 ккал/м²*ч*град – коэффициент теплопередачи от масла к охлаждающей воде, для трубчатых охладителей.

     ⁰С  - средняя разность температур масла и воды.

  ⁰С – температура масла перед маслоохладителем;

 ⁰С – температура масла после маслоохладителя;

 ⁰С – температура забортной воды перед маслоохладителем;

 ⁰С – температура забортной воды после маслоохладителя.

2.6. Пропускная способность фильтров тонкой очистки:

 м³

3. Расчет системы охлаждения

            3.1. Производительность насосов забортной воды для охлаждения двигателей:

 м³/ч

где k_З  = 1,4 – коэффициент запаса, учитывающий дополнительный расход воды на охлаждение компрессоров, подшипников, валопроводов и т.п.

 ккал/ч – тепло, воспринятое от цилиндровых втулок двигателя.

 ккал/ч.

С_ЗВ  = 0,95 ккал/кг*град – теплоемкость воды.

 = 17 ⁰С – разность температур воды на входе и выходе из водоохладителя.

            3.2. Поверхность водоохладителя определяется по выражению:

 м²

где k = 1050 ккал/м²*ч*град – общий коэффициент теплопередачи пресной воды к забортной.

 ⁰С  - средняя разность температур забортной и пресной воды.

  ⁰С – температура пресной воды на выходе из двигателя;

 ⁰С – температура пресной воды за водоохладителем;

 ⁰С – температура забортной воды перед водоохладителем;

 ⁰С – температура забортной воды после водоохладителя.

4. Расчет системы сжатого воздуха.

4.1. Необходимая вместимость баллонов пускового воздуха ГД:

  м³,

где V_В = 6 м³/м³ – удельный расход пускового воздуха для современных дизелей на 1 м³ рабочего объема цилиндров;

m = 6 – число планируемых пусков ГД;

P_a = 0,1 МПа – атмосферное давление;

Р_н = 3 МПа – начальное давление воздуха в баллонах;

Р_к = 0,9 МПа – конечное давление воздуха в баллонах;

 м³ – суммарный объем цилиндров ГД;

D = 0,52 м – диаметр цилиндра ГД;

S = 0,9 м – ход поршня ГД;

i = 6 – число цилиндров ГД;

4.2. Необходимая вместимость баллонов пускового воздуха ВД:

м³,

где m^/ = 6 – число планируемых пусков ВД;

 м³ – суммарный объем цилиндров ВД;

D^/ = 0,23 м – диаметр цилиндра ВД;

S^/ = 0,33 м – ход поршня ВД;

i^/ = 6 – число цилиндров ВД;

5.Расчет газо-выпускной системы.

            5.1. Объемный расход выпускных газов ГД:

м³/с,

где М₀ = 0,495 кмоль/кг – количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания топлива;

b = 1,01 – коэффициент молекулярного изменения продуктов сгорания;

a_S = 3 – суммарный коэффициент избытка воздуха ГД;

 кг/ч – расход топлива ГД;

Т_Г = 550 К – температура выпускных газов ГД;

Рг = 86700 Па – давление выпускных газов ГД.

            5.2. Сечение газо-выпускной трубы ГД:

м²,

где w_Г = 25 м/с – скорость газов в трубе.

5.3. Объемный расход выпускных газов ВД:

м³/с,

 – суммарный коэффициент избытка воздуха ВД;

 кг/ч – расход топлива ВД;

 К – температура выпускных газов ВД;

 Па – давление выпускных газов ВД.

            5.4. Сечение газо-выпускной трубы ВД:

м²,

где w_Г = 35 м/с – скорость газов в трубе.

5.5. Объемный расход выпускных газов ВПК:

м³/с,

где М₀ = 0,495 кмоль/кг – количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания топлива;

b = 1,02 – коэффициент молекулярного изменения продуктов сгорания;

a_S = 1,2 – суммарный коэффициент избытка воздуха ВПК;

 кг/ч – расход топлива ВПК;

Т_Г = 675 К – температура выпускных газов ВПК;

Рг = 200000 Па – давление выпускных газов ВПК.

            5.6. Сечение газо-выпускной трубы ВПК:

м²,

где w_Г = 18 м/с – скорость газов в трубе.